这是漫威的第十七部电影，故事发生在《雷神2：暗黑世界》和《复仇者联盟2：奥创纪元》之后。
雷神索尔结束了探寻“无限宝石”的旅程，一无所获地回到阿斯加德。
一回来，他就发现，他的弟弟洛基取代他们的父亲奥丁作了国王。
这对关系疏远的兄弟很快知晓了一个名为“诸神黄昏”的预言，根据预言，阿斯加德的文明即将终结。
当索尔和洛基意识到他们有一个姐姐、即奥丁的第一个孩子海拉时，“诸神黄昏”的预言也成为了现实。
因为海拉已经归来，准备摧毁阿斯加德，并将之置于自己的统治之下。
在一场徒劳的战斗中，索尔的战锤被海拉毁掉，而兄弟二人也被抛到了一个叫作萨卡尔的行星。
萨卡尔行星由“宇宙长老”之一的“宗师”统治着，行星上的居民以角斗类的游戏取乐。
原阿斯加德的女武神瓦尔基里，此时正是“大师”手下的主要赏金猎人，她虏获了索尔，强迫他与萨卡尔星上的角斗王者、索尔在“复仇者联盟”中的队友绿巨人浩克进行角斗。
与老朋友战斗过后，索尔发现布鲁斯·班纳已经困在绿巨人的身体内近两年，在《奥创纪元》的事件后便降落在了萨卡尔星上。
班纳最终从“绿巨人”中解脱了出来，与索尔、洛基和瓦尔基里组队，准备逃离萨卡尔行星。
与此同时，海拉已经掌控了阿斯加德，而在“刽子手”史克奇的帮助下，她正计划着用彩虹桥来征服整个宇宙。
一直躲藏着的海姆达尔暂时阻止了她们，并尽己所能地拯救和庇护着尽可能多的阿斯加德人。
最后，索尔及其伙伴们赶回来，阻止海拉摧毁宇宙，并拯救了剩余的阿斯加德人。
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